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Navios com velas rotativas

Os navios estão voltando a ter velas. Não como as velas de séculos atrás, mas com velas rotativas, que são o assunto deste post.

Por que velas rotativas?

Navios com estas velas economizam combustível e reduzem a emissão de gases poluentes. Muitos navios usam turbinas a gás e motores a diesel para propulsão, que são derivados de petróleo. Portanto, esta é uma solução para reduzir o impacto ambiental dos navios e o consumo de combustíveis fósseis. A vela rotativa também é chamada de rotor Flettner. Que foi inventado em 1922 e usado em um navio para testes em 1924.

Na época, era mais economicamente viável usar motores a diesel para navios. Mas agora, com materiais compósitos e questões ambientais mais urgentes, o interesse por estas velas voltou e é possível construir velas com boa resistência e peso leve o suficiente para instalar com guindastes rapidamente em navios.

O efeito Magnus

O efeito Magnus é o princípio por trás da vela rotativa. Quando o ar, ou um fluido, entra em contato com um objeto que gira, é criada uma diferença de pressão entre os lados opostos do objeto. Criando uma força de impulso no sentido do lado de baixa pressão.

Este é o teorema Kutta-Joukowski, que calcula o impulso em um cilindro que gira na presença de um fluxo de ar ou fluido.

L=\rho \cdot G\cdot V

Onde,

  • L é a força de sustentação em N/m;
  • \rho é a densidade do ar em kg/m^3;
  • G é a força do vórtice em m^2/s;  
  • V é a velocidade do fluxo de ar em m/s.

Para calcular G, deve-se usar esta fórmula.

G=2\pi \cdot r\cdot V_r

Onde,

  • r é o raio do cilindro;
  • V_r é a velocidade rotacional.

A velocidade rotacional é a circunferência do cilindro vezes a velocidade angular \omega em rotações por segundo.

V_r=2\pi \cdot r\cdot \omega

O teorema mostra que para aumentar a força de sustentação, tem que aumentar o raio, o comprimento e a velocidade do cilindro. No entanto, quanto maior o raio e o comprimento, mais pesada a vela, o que limita o tamanho. O efeito Magnus é a explicação porque as bolas fazem curvas no ar quando giram.

Navios que já usam velas rotativas

O navio M/S Viking Grace é o primeiro navio cruzeiro a usar velas rotativas.

O LR2 é o primeiro navio-tanque a usar velas rotativas.

A empresa Norsepower Oy Ltda. está implementando velas rotativas em navios cargueiros, pois estes são os maiores consumidores de combustível.

 

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About Pedro Ney Stroski

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